通過優(yōu)化貼片技術以克服機械挑戰(zhàn)

（文章來源：中國工控網）

一家業(yè)界領先的半導體設備供應商，專業(yè)從事亞微米級的貼片設備制造及翻新。他們憑借柔性的多片貼裝技術成為該領域的佼佼者。該公司開發(fā)了一款全自動的貼片機，能夠從晶圓片中分揀出芯片，然后以極高的精度和速度進行貼裝。這款機器采用一個XY龍門工作平臺，14個軸均由Elmo驅動器來驅動，為設備的運動控制提供至關重要和無與倫比的性能。Platinum Maestro運動控制器作為主控制器，協(xié)調控制了所有軸的運動。

貼片機是自動化設備，半導體工廠用它將分立的芯片貼裝在一起。在這一工藝過程中，以龍門架構為基礎的系統(tǒng)，裝入晶圓，抓取芯片，并將它們貼放在最終位置。

Elmo的創(chuàng)新型方案，不僅解決了系統(tǒng)中許多現(xiàn)有的運動控制難點，還極大提升了性能。一個典型案例是氣浮龍門系統(tǒng)，帶一個XY工作平臺，平臺的作用是穩(wěn)定機械結構和提供直線運動。氣浮系統(tǒng)采用一層薄薄的空氣替代了工作臺的機械接觸，以避免摩擦和抖動。

如果要求運動系統(tǒng)在極高的加減速條件下達到極高的精度，那幺摩擦力可以忽略不計的平臺就變得更有價值。盡管如此，當這樣的一個系統(tǒng)在緊急制動時會帶來挑戰(zhàn)，因為STO功能不會讓一個摩擦力近乎為零的系統(tǒng)馬上停下來。Elmo可以在驅動器層使用動態(tài)制動功能來解決這一問題，即在驅動器內部短路電機叁相來達到制動的目的。電機制動過程中產生的再生能量由Elmo驅動器存儲并最后消耗掉。

研發(fā)在潔凈室中運行的半導體設備時，需要確保半導體設備不會在運行時向空氣中釋放粒子，污染潔凈室，這一點非常重要。而在龍門系統(tǒng)中，工作臺的平行度和線性度不總是那幺理想，這會導致兩個電機同步運行時產生偏差，再加上不均勻負載的影響，可能會造成單邊負載磨損嚴重。這種摩損會向空氣中釋放粒子，污染潔凈室。

使用Elmo的EASII 軟件及其高級的誤差補償功能，將會完全避免這種情況。EASII 軟件可以幫助用戶創(chuàng)建一個同步誤差補償表格，可以動態(tài)補償龍門同步偏差。經過誤差補償，龍門雙驅運動時刻保持同步和平滑，從而極大地減少電機的內部摩擦和空氣中的雜質。

Elmo的Platinum Maestro運動控制器作為主控制器，協(xié)調14軸在系統(tǒng)中的運動。Maestro多種編程方式使用戶編寫的C++程序，既可以在Maestro上運行，也可以在32位的PC上運行。編程方式切換通過簡單操作即可實現(xiàn)，非常靈活，而且容易調試。所有14軸通過EtherCAT總線以1毫秒的循環(huán)時間進行同步，同時支持第叁方設備。這家公司自己開發(fā)了基于UDP的通信協(xié)議，Elmo的Platinum Maestro運動控制器采用同樣的協(xié)議來和主機進行通信。

Z軸安裝在龍門架上，當設備抓取和放置芯片時，Z軸直接接觸芯片。Z軸的挑戰(zhàn)是雙重的：第一重挑戰(zhàn)是要有精確的力矩控制，確保接觸芯片時不損壞芯片，第二重挑戰(zhàn)是位置調整，該系統(tǒng)包含一個相機，Z軸位置由相機采集并通過主機發(fā)給軸控制器。

軸控制器收到位置信息后實時調整Z軸位置。這兩個挑戰(zhàn)，Elmo的解決方案基于“位置環(huán)切力矩環(huán)”功能。這一功能讓Z軸動態(tài)從位置環(huán)切換到力矩環(huán)，可以讓Z軸在精準的位置上限制扭矩大小來抓取芯片。Elmo的解決方案極大地縮短了工藝過程的時間，同時提高設備的整體產能。
（責任編輯：fqj）